普洱学院《计算机组成与体系结构实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页普洱学院《计算机组成与体系结构实验》

2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个具有多个缓冲区的I/O系统中，假定从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间为T1，把缓冲区中的数据传送到用户区的时间为T2，CPU对这一块数据进行处理的时间为T3。若采用单缓冲技术，系统处理一块数据的总时间是多少？若采用双缓冲技术呢？（请分别给出计算过程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)2、在一个具有进程通信机制的操作系统中，有进程P1和P2，它们通过消息队列进行通信。P1向消息队列发送了5条消息，P2从消息队列中接收消息。假设消息队列遵循先进先出的原则，且P2接收消息的速度比P1发送消息的速度慢。当P2开始接收消息时，消息队列中已有3条消息。那么，P2最多能接收到几条消息？（）A.3条B.5条C.8条D.不确定，取决于P2接收消息的时间和P1发送消息的情况3、在一个具有进程同步机制的操作系统中，有两个进程P和Q，它们共享一个缓冲区。P进程负责向缓冲区写入数据，Q进程负责从缓冲区读取数据。为了保证数据的正确读写，使用了一个信号量S，初始值为1。当P进程准备向缓冲区写入数据时，执行P(S)操作；写入完成后，执行V(S)操作。当Q进程准备从缓冲区读取数据时，执行P(S)操作；读取完成后，执行V(S)操作。假设当前Q进程正在读取数据，P进程准备写入数据。那么，P进程会处于什么状态？（）A.就绪状态B.阻塞状态C.运行状态D.挂起状态4、在一个具有文件共享功能的操作系统中，多个进程可以同时访问同一个文件。为了保证文件数据的一致性，系统采用了文件锁机制。有进程P1正在对文件进行读操作，并获取了共享读锁，此时进程P2想要对文件进行写操作。那么，进程P2会处于什么状态？（）A.就绪状态，等待获取写锁B.阻塞状态，直到P1释放读锁C.运行状态，可以直接进行写操作D.错误状态，不允许同时进行读写操作5、在一个多道批处理系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间、运行时间如下表所示：作业提交时间运行时间（小时）J18:003J29:002J310:001假设系统采用短作业优先（SJF）调度算法，计算三个作业的平均周转时间。（给出详细的计算过程）（）A.4小时B.4.33小时C.4.67小时D.5小时6、在一个具有快表的分页存储管理系统中，快表的命中率为80%，访问快表的时间为10ns，访问主存的时间为100ns。若要访问的页面在快表中，那么一次有效地址转换所需的平均时间是多少？若页面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns7、在操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核进行交互的接口。假设有一个用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现。以下关于系统调用执行过程的描述，正确的是：（）A.用户程序直接访问文件系统的相关数据结构，完成文件读取操作B.用户程序通过陷入内核模式，执行内核提供的文件读取函数C.系统调用会导致用户程序被阻塞，直到文件读取完成后才能继续执行D.系统调用的执行速度非常快，对用户程序的性能几乎没有影响8、在一个采用树形目录结构的文件系统中，有一个根目录/，其下有子目录A和B，A目录下有文件file1和子目录C，B目录下有文件file2。现在要从根目录开始查找文件file1，以下哪种查找方式效率最高？（）A.顺序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找9、在操作系统的虚拟存储管理中，页面置换算法的选择对系统性能有很大影响。假设系统采用最近未使用（NRU）页面置换算法，以下关于NRU算法的描述中，正确的是：（）A.NRU算法根据页面最近是否被使用以及是否被修改来选择置换页面B.NRU算法总是选择最长时间未被使用的页面进行置换C.NRU算法在选择置换页面时，不考虑页面的访问频率D.NRU算法比先进先出（FIFO）算法更能避免Belady异常现象10、在一个具有三级页表的分页存储系统中，页面大小为4KB，逻辑地址空间为64GB。若各级页表的长度均为4B，则页表占用的内存空间是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB11、在一个采用位示图进行磁盘空间管理的操作系统中，磁盘共有1000个物理块，位示图中每个字长为32位。那么，位示图需要占用多少个磁盘块来存储？（）A.10B.11C.32D.3312、在一个多道程序设计的操作系统中，有多个进程同时竞争CPU和内存资源。假设系统中有进程P1、P2和P3，它们的优先级分别为高、中、低，并且它们的运行时间和内存需求各不相同。P1需要运行10分钟，占用512MB内存；P2需要运行20分钟，占用256MB内存；P3需要运行30分钟，占用128MB内存。当前系统可用内存为1GB，CPU采用时间片轮转调度算法，时间片大小为5分钟。在这种情况下，以下关于进程调度和内存分配的描述，哪一项是正确的？（）A.进程P1会首先获得CPU资源，因为它的优先级最高，并且会一次性分配512MB内存B.由于内存有限，进程P3可能会因为内存不足而被阻塞，直到其他进程释放足够的内存C.CPU会按照P1、P2、P3的顺序轮流执行，每个进程每次执行5分钟，内存根据进程需求逐步分配D.进程P2可能会在P1运行完第一个时间片后获得CPU资源，内存分配会优先满足运行时间短的进程13、某计算机系统采用分页存储管理方式，页面大小为2KB，逻辑地址为32位。若某进程的页表如下所示：页号物理块号03152731则逻辑地址0x8000对应的物理地址是多少？（给出详细的计算过程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.014、某操作系统采用树形目录结构，用户A创建了一个文件/home/A/doc.txt，用户B想要访问该文件，但是没有权限。若用户A赋予用户B对该文件的读权限，用户B应该如何访问该文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不对15、在一个多任务操作系统中，进程的上下文切换是经常发生的。以下关于进程上下文切换的开销的描述，正确的是：（）A.进程上下文切换的开销主要包括保存和恢复寄存器的值、更新页表等B.进程上下文切换的开销很小，可以忽略不计，不会影响系统性能C.上下文切换的开销与进程的数量成正比，进程越多，开销越大D.减少进程的数量可以完全消除上下文切换的开销16、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个17、在一个采用分页存储管理的系统中，页面大小为2KB，逻辑地址为32位。某进程的页表如下：页号0对应的物理块号为5，页号1对应的物理块号为8，页号2对应的物理块号为10，页号3对应的物理块号为12。当进程访问的逻辑地址为0x8000时，对应的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800018、在一个操作系统中，死锁是一种可能发生的严重问题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别占用了部分资源，并请求其他资源，从而形成了一个死锁的局面。已知进程P1占用了资源R1，并请求资源R2；进程P2占用了资源R2，并请求资源R3；进程P3占用了资源R3，并请求资源R1；进程P4占用了资源R4，并请求资源R1。分析这种死锁情况是如何产生的，以及可以采用哪些死锁预防、避免和检测恢复的策略来解决这个问题，并比较这些策略在系统性能和资源利用率方面的影响（）A.采用死锁预防策略最优B.采用死锁避免策略最优C.采用死锁检测恢复策略最优D.不同策略在不同情况下各有优劣19、在一个操作系统中，文件系统负责管理存储在磁盘上的文件和目录。假设使用的是一种索引节点（inode）结构的文件系统，每个文件都有一个对应的inode，其中包含了文件的属性信息和指向文件数据块的指针。现在有一个大文件，其数据分布在多个不连续的磁盘块上。当读取这个文件时，文件系统需要通过inode中的指针来定位数据块。分析这种文件系统在处理大文件时的性能特点，包括磁盘寻道时间、数据传输速度和文件访问的效率，并探讨如何优化文件系统以提高大文件的访问性能。A.读取大文件时性能较好，无需优化B.读取大文件时性能较差，可采用连续分配方式优化C.读取大文件时性能较差，可采用更大的磁盘缓存优化D.读取大文件时性能较差，可采用更高效的磁盘调度算法优化20、在操作系统中，线程是比进程更小的执行单位。以下关于线程的描述中，哪个选项是错误的？（）A.线程是进程中的一个执行路径，共享进程的地址空间和资源B.线程的创建和销毁比进程更快，因为线程不需要分配独立的内存空间C.多线程可以提高程序的并发性，但也会增加程序的复杂性和调试难度D.线程之间的通信可以通过共享内存和消息传递两种方式进行，其中共享内存方式效率更高，但也更容易出现数据竞争问题二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）什么是系统负载？如何衡量？2、（本题5分）进程同步的主要方法有哪些？3、（本题5分）什么是系统资源利用率？4、（本题5分）简述实时系统中的截止时间和错失率。5、（本题5分）解释操作系统中的内存交换技术。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究操作系统中的内核态和用户态切换机制。2、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的文件系统加密的加密强度评估。3、（本题5分）研究操作系统如何支持不同类型的存储虚拟化技术和其性能影响。4、（本题5分）比较不同的进程调度算法（如先来先服务、短作业优先、时间片轮转等）的优缺点。5、（本题5分）探讨操作系统在处理多线程竞争条件时的同步机制优化策略。四、论述题（本大题共3个